Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình hóa dòng chảy dinh dưỡng trong nông trại ở Đồng bằng Bắc Trung Quốc nhằm giảm thiểu tổn thất dinh dưỡng
Tóm tắt
Nhiều năm thực hành quản lý dinh dưỡng kém trong ngành nông nghiệp tại Đồng bằng Bắc Trung Quốc đã dẫn đến sự mất mát lớn về dinh dưỡng vào môi trường, gây ra những hậu quả sinh thái nghiêm trọng. Việc phân tích dòng chảy dinh dưỡng tại cấp nông trại là vô cùng cần thiết để giảm thiểu tổn thất dinh dưỡng. Một mô hình dòng chảy dinh dưỡng ở cấp nông trại đã được phát triển trong nghiên cứu này dựa trên mô hình NUFER (Dòng chảy dinh dưỡng trong chuỗi thực phẩm, môi trường và sử dụng tài nguyên), và đã được sử dụng để phân tích dòng chảy, hiệu quả sử dụng và tổn thất của đạm (N) và phốt pho (P) cho chín loại hình nông trại đại diện ở Đồng bằng Bắc Trung Quốc. Dữ liệu từ 401 nông trại đã được đánh giá trong các năm 2012–2015. Phân tích cho thấy nông trại hỗn hợp có hiệu suất sử dụng dinh dưỡng cao hơn so với nông trại dựa vào cây trồng hoặc nông trại chăn nuôi không đất. Hiệu suất sử dụng N và P trong sản xuất cây trồng cao nhất ở các nông trại sữa hỗn hợp, đạt 67% cho N và 68% cho P. Tương tự, các nông trại sữa hỗn hợp có lượng thặng dư và tổn thất N và P thấp nhất trong sản xuất cây trồng. Các nông trại heo hỗn hợp đạt hiệu suất N và P cao hơn 5 và 9% trong sản xuất chăn nuôi so với nông trại heo không đất, tương ứng. Tổn thất N và P từ chuỗi quản lý phân động vật đã giảm 20–42% cho các nông trại heo hỗn hợp và 69–78% cho các nông trại gia cầm hỗn hợp so với các nông trại không đất cùng loại động vật. Điều này ít nhất một phần là do việc thu gom phân thường xuyên hơn. Sản xuất tích hợp cây trồng-chăn nuôi sử dụng chất thải động vật làm phân bón cho cây trồng đã được chứng minh là mô hình bền vững nhất trong việc sử dụng dinh dưỡng cho ngành nông nghiệp tại Đồng bằng Bắc Trung Quốc.
Từ khóa
#Dinh dưỡng #dòng chảy dinh dưỡng #Đồng bằng Bắc Trung Quốc #chăn nuôi hỗn hợp #sản xuất cây trồng #hiệu suất dinh dưỡng.Tài liệu tham khảo
Bai Z, Ma L, Jin S, Ma W, Velthof GL, Oenema O, Liu L, Chadwick D, Zhang F (2016) Nitrogen, phosphorus, and potassium flows through the manure management chain in China. Environ Sci Technol 50:13409–13418
Buckley C, Wall DP, Moran B, Murphy PNC (2015) Developing the EU farm accountancy data network to derive indicators around the sustainable use of nitrogen and phosphorus at farm level. Nutr Cycl Agroecosyst 102:319–333
Chadwick D, Wei J, Yan’an T, Guanghui Y, Qirong S, Qing C (2015) Improving manure nutrient management towards sustainable agricultural intensification in China. Agric Ecosyst Enviro 209:34–46
Chen X, Cui Z, Fan M, Vitousek P, Zhao M, Ma W et al (2014) Producing more grain with lower environmental costs. Nature 514:486–489
del Prado A, Corré WJ, Gallejones P, Pardo G, Pinto M, del Hierro O et al (2016) NUTGRANJA 2.0: a simple mass balance model to explore the effects of different management strategies on nitrogen and greenhouse gases losses and soil phosphorus changes in dairy farms. Mitig Adapt Strat Gl 21:1145–1164
Guo JH, Liu XJ, Zhang Y, Shen JL, Han WX, Zhang WF et al (2010) Significant acidification in major Chinese croplands. Science 327:1008–1010
Haileslassie A, Priess JA, Veldkamp E, Lesschen JP (2007) Nutrient flows and balances at the field and farm scale: exploring effects of land-use strategies and access to resources. Agric Syst 94:459–470
Hatano R, Shinano T, Taigen Z, Okubo M, Zuowei L (2002) Nitrogen budgets and environmental capacity in farm systems in a large-scale karst region, southern China. Nutr Cycl Agroecosyst 63:139–149
Hendrickson JR, Hanson JD, Tanaka DL, Sassenrath G (2008) Principles of integrated agricultural systems: introduction to processes and definition. Renew Agric Food Syst 23:265–271
Hoek KWVd (1998) Nitrogen efficiency in global animal production. Environ Pollut 102:127–132
Hou Y, Gao Z, Heimann L, Roelcke M, Ma W, Nieder R (2012) Nitrogen balances of smallholder farms in major cropping systems in a peri-urban area of Beijing, China. Nutr Cycl Agroecosyst 92:347–361
Hou Y, Velthof GL, Oenema O (2015) Mitigation of ammonia, nitrous oxide and methane emissions from manure management chains: a meta-analysis and integrated assessment. Glob Change Biol 21:1293–1312
Li Z, Wang C, Chen W, Shu H (2011) Biological characteristics of soil microorganisms in apple orchards with different ages. Chin J Soil Sci 42:302–306 (in Chinese)
Liang L, Nagumo T, Hatano R (2005) Nitrogen cycling with respect to environmental load in farm systems in Southwest China. Nutr Cycl Agroecosyst 73:119–134
Lu S, Chen Q, Hang F, Jai W (2008) Analysis of nitrogen input and soil nitrogen load in orchards of Hebei province. Plant Nutr Fertil Sci 14:858–865 (in Chinese)
Lu Y, Chadwick D, Norse D, Powlson D, Shi W (2015) Sustainable intensification of China’s agriculture: the key role of nutrient management and climate change mitigation and adaptation. Agric Ecosyst Environ 209:1–4
Ma W, Li J, Ma L, Wang F, Sisák I, Cushman G et al (2008) Nitrogen flow and use efficiency in production and utilization of wheat, rice, and maize in China. Agric Syst 99:53–63
Ma L, Ma WQ, Velthof GL, Wang FH, Qin W, Zhang FS et al (2010) Modeling nutrient flows in the food chain of China. J Environ Qual 39:1279–1289
Ma W, Ma L, Li J, Wang F, Sisak I, Zhang F (2011) Phosphorus flows and use efficiencies in production and consumption of wheat, rice, and maize in China. Chemosphere 84:814–821
Ma L, Velthof GL, Wang FH, Qin W, Zhang WF, Liu Z et al (2012) Nitrogen and phosphorus use efficiencies and losses in the food chain in China at regional scales in 1980 and 2005. Sci Total Environ 434:51–61
Modin-Edman A-K, Öborn I, Sverdrup H (2007) FARMFLOW—A dynamic model for phosphorus mass flow, simulating conventional and organic management of a Swedish dairy farm. Agric Syst 94:431–444
Nesme T, Toublant M, Mollier A, Morel C, Pellerin S (2012) Assessing phosphorus management among organic farming systems: a farm input, output and budget analysis in southwestern France. Nutr Cycl Agroecosyst 92:225–236
Oenema O (2006) Nitrogen budgets and losses in livestock systems. Int Congr Ser 1293:262–271
Oenema J, van Keulen H, Schils RLM, Aarts HFM (2011) Participatory farm management adaptations to reduce environmental impact on commercial pilot dairy farms in the Netherlands. NJAS Wageningen J Life Sci 58:39–48
Ondersteijn CJM, Beldman ACG, Daatselaar CHG, Giesen GWJ, Huirne RBM (2002) The Dutch mineral accounting system and the European nitrate directive implications for N and P management and farm performance. Agric Ecosyst Environ 92:283–296
Ryschawy J, Choisis N, Choisis JP, Joannon A, Gibon A (2012) Mixed crop-livestock systems: an economic and environmental-friendly way of farming? Animal 6:1722–1730
Spears RA, Kohn RA, Young AJ (2003a) Whole-farm nitrogen balance on western dairy farms. J Dairy Sci 86:4178–4186
Spears RA, Young AJ, Kohn RA (2003b) Whole-farm phosphorus balance on western dairy farms. J Dairy Sci 86:688–695
Strokal M, Ma L, Bai Z, Luan S, Kroeze C, Oenema O et al (2016) Alarming nutrient pollution of Chinese rivers as a result of agricultural transitions. Environ Res Lett 11:024014
van Wijk MT, Tittonell P, Rufino MC, Herrero M, Pacini C, Ridder Nd et al (2009) Identifying key entry-points for strategic management of smallholder farming systems in sub-Saharan Africa using the dynamic farm-scale simulation model NUANCES-FARMSIM. Agric Syst 102:89–101
Wang H, Wang Q (2011) A theoretical analysis on the optimal scale of livestock farm: a perspective of pollution controlling. Resour Environ Yangtze Basin 20:622–627 (in Chinese)
Wilkins RJ (2008) Eco-efficient approaches to land management: a case for increased integration of crop and animal production systems. Philos Transact R Soc Lon Ser B Biol Sci 363:517–525
Withers PJA, Edwards AC, Foy RH (2006) Phosphorus cycling in UK agriculture and implications for phosphorus loss from soil. Soil Use Manag 17:139–149
Wu Y, Gu B, Erisman JW, Reis S, Fang Y, Lu X et al (2016) PM2.5 pollution is substantially affected by ammonia emissions in China. Environ Pollut 218:86–94